נחושת

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
אבץ - נחושת - ניקל
 

Cu
Ag  
 
 
Cu-TableImage.png
כללי
מספר אטומי 29
סמל כימי Cu
סדרה כימית מתכות מעבר
צפיפות 8920 kg/m3
מראה
אדום-כתמתם מתכתי
NatCopper.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 63.546 amu
רדיוס ואן דר ואלס 140 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 18, 1
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 1357.55K (1,084.4°C)
טמפרטורת רתיחה 2840.15K (2,567°C)
לחץ אדים 0.0505Pa ב-1358K
מהירות הקול 3570 מטר לשנייה ב293.15K
שונות
אלקטרושליליות 1.9
קיבול חום סגולי 380 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 59.6 106/m·Ω
מוליכות תרמית 401 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 745.5 kJ/mol
אנרגיית יינון שנייה 1957.9 kJ/mol
אנרגיית יינון שלישית 3555 kJ/mol
אנרגיית יינון רביעית 5536 kJ/mol

נחושת (לטינית: Cuprum) הוא יסוד כימי מתכתי שסמלו הכימי Cu ומספרו האטומי 29.

במקרא מוזכרת גם בצורת המשנֶה נְחוּשָׁה. במכתבי אל עמארנה: nuhִustum; בכנענית: נחשת; בארמית: נְחָשׁ, נְחָשָׁא ובערבית: נֻחַאשׂ (نُحَاس).

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

הנחושת היא מתכת מבריקה בצבע אדום-כתום, בעלת מוליכות חום ומוליכות חשמלית גבוהה. היא נמצאת בטבלה המחזורית בין ניקל ואבץ, ובאותה עמודה עם כסף וזהב. הנחושת היא מתכת אצילה למחצה, מצטיינת בפעילות כימית נמוכה, ועמידה בפני השפעות האטמוספירה. חשיפה ממושכת לאוויר רטוב גורמת להיווצרות שיכבה ירקרקה של קרבונטים (פטינה) המגנה על המתכת. נחושת מופיעה בטבע בעיקר כעפרה (תרכובת, בדרך כלל עם גפרית) ובמקרים נדירים כמתכת טהורה.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

נחושת היא אחת מהמתכות הנמצאות בשימוש נרחב מאוד של האנושות. השימוש העיקרי של נחושת החל מסוף המאה ה-19 הוא ליצור מוליכי חשמל, המשמשים לייצור כבלי הולכת חשמל, מנועים, שנאים, אלקטרומגנטים ומעגלים מודפסים, בשל המוליכות החשמלית הגבוהה שלה (המתכת היחידה שלה מוליכות גבוהה מעט יותר היא כסף, שמחירה גבוה בהרבה).

כמו כן, בשל מוליכות החום הגבוהה שלה נעשה בה שימוש בפתרונות קירור בתעשיית המחשבים והאלקטרוניקה.

נחושת היא חומר גלם בפיסול (לדוגמה, פסל החירות מכיל 81.3 טון נחושת), וכן בעשיית כלי נשיפה.

נחושת משמשת לייצור סגסוגות מתכת, כגון פליז וארד (ברונזה).

בעבר שימשה הנחושת את האדם בעיקר להכנת כלים ואבזרי קישוט, וגם כיום יש מטבעות, כלים, חלקי ריהוט, וגם צינורות העשויים מנחושת.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

קיימים ממצאים המעידים על שימוש אנושי בנחושת מעל 10,000 שנה.

ידוע על גילוי עפרות נחושת בקפריסין בסביבות 3000 לפנה"ס. הרומאים, אחרי שכבשו את האי, כינו את המתכת Cyprium (מתכת קפריסין), ושם זה קוצר בהמשך ל-Cuprum. מרכזי הפקה ידועים נוספים של נחושת בתקופות קדומות, מלבד קפריסין, היו גם הרמה האיראנית, הרי אדום ואזור הערבה וסיני בארץ ישראל.

השומרים השתמשו בנחושת והכינו ממנה חפצים בסביבות 3000 לפנה"ס. גם המצרים הכינו באותה תקופה חפצים מנחושת. באחת הפירמידות נמצאה צנרת מנחושת בת כ-5,000 שנים.

השימוש בארד (סגסוגת של נחושת ובדיל, הקרויה גם ברונזה) החל כנראה במצרים. המצרים גילו שהוספת כמות קטנה של בדיל לנחושת מקלה על מלאכת החישול. סגסוגות ארד נמצאו במצרים כמעט באותה תקופה שבה נמצאה נחושת. השימוש בארד התפשט בין תרבויות במהירות רבה והוא מקור השם ל"תקופת הברונזה".

בסין החלו להשתמש בנחושת בסביבות 2,000 לפנה"ס ומ-1,200 לפנה"ס יוצר בסין ארד באיכות גבוהה.

היוונים והרומאים השתמשו רבות גם בפליז, סגסוגת של נחושת ואבץ.

כיום מפיקים את מרבית הנחושת בצ'ילה, בארצות הברית, באינדונזיה ובפרו. בעבר נכרו מחצבי נחושת גם בישראל (ראה #נחושת בישראל).

בתרבות[עריכת קוד מקור | עריכה]

בספר במדבר מסופר על נחש הנחושת שיצר משה על מנת להפסיק הרג בעם בעקבות מכת נחשים. נחש הנחושת היה פריט פולחני בבית המקדש עד ימי המלך חזקיהו.

נחושת נקשרה לאלה היוונית אפרודיטה במיתולוגיה היוונית. באלכימיה, סמל הנחושת זהה לסמלה של אפרודיטה, המקובל כיום כסמל המין הנשי. הקשר של אפרודיטה (ובעקבותיה המין הנשי כולו) לנחושת נוצר משום שלפי המיתולוגיה נולדה ונוס מקצף הגלים לחוף קפריסין, האי היה מזוהה עם האלה, וקפריסין הייתה מקור עיקרי לעפרות נחושת בתקופה ההלניסטית. כך, למשל, נותן קיניריס, מלכה האגדי של קפריסין, למלך היוונים אגממנון את שריון הנחושת "מגן גיבורים עוטר לאדם ועשוי לתפארה" בצאתו למלחמת טרויה:

Cquote2.svg

ואגממנון הריע בקולו ויצו לארגאים
כי יתאזרו; וילבש גם הוא כלי הנחושת הנוצצה..
אחרי כן בא ועיטר סביב לחזה השריון
אשר נתן לו קיניריס תשורה של אורחים

Cquote3.svg
הומרוס, איליאדה: שיר 11 שורות 15-20, תרגום שאול טשרניחובסקי

.

ממצאים ארכיאולוגיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • תליון נחושת המתוארך ל-8700 לפנה"ס נמצא באזור צפון עיראק של היום.
  • ישנן עדויות לטיהור נחושת מתחמוצות נחושת (מלכיט לדוגמה) מלפני 7,000 שנים. לשם השוואה, בזהב החלו להשתמש, ככל הנראה, בשנת 4000 לפנה"ס.
    מטיל נחושת שנמצא בכרתים
  • במערת המטמון בנחל משמר, שבמדבר יהודה, נמצא ב-1961 מטמון ("מטמון נחל משמר") ובו 429 כלי נחושת ברמת גימור גבוהה שנוצרו לפני כ-6000 שנים. זה האוסף הגדול ביותר של חפצים עתיקים מנחושת שנתגלה במזרח התיכון.
    מספר כלי נחושת ממטמון נחל משמר - בני 6000 שנה
  • באירופה התגלתה גופה שהשתמרה בקרח משנת 3,200 לפנה"ס, שזכתה לכינוי "אצי, איש הקרח". על אצי נמצא גרזן עם חוד נחושת (99.7% טהור). רמות גבוהות של ארסן בשערו מצביעות על מעורבותו בייצור הנחושת.
נחושת טבעית

תרכובות[עריכת קוד מקור | עריכה]

לנחושת יש שתי דרגות חמצון נפוצות - 2+ ו-1+. היציבה והנפוצה יותר מבין השתיים היא 2+, שיוצרת מלחים פרה-מגנטיים (תשעה אלקטרונים בקליפה 3d) בצבע כחול או כחול-ירוק. תרכובות נחושת בדרגת החמצון 1+ הן דיאמגנטיות (קליפה d מלאה- כל האלקטרונים מזווגים) וחסרות צבע. בתנאים מיוחדים קיימת גם דרגת החמצון 3+.

נחושת פחמתית (CuCO3) היא מלח ירקרק, המופיע לעתים קרובות על ציפויי נחושת בכלים וחפצים אחרים. נחושת גופרתית (CuSO4) היא מלח כחול שמשתמשים בו לעתים קרובות במעבדות כקוטל פטריות. נחושת דו-כלורית, מלח בצבע חום בהיר, משמשת כזרז למשל בייצור אצטאלדהיד מאתן.

CuSO4 · 5H2O

קיימות שתי תחמוצות נחושת יציבות - CuO ו-Cu2O. תחמוצות אלו מהוות חומר התחלתי בייצור YBa2Cu3O7-δ שהוא חומר בסיס בייצור מוליכי-על.

תפקיד ביולוגי[עריכת קוד מקור | עריכה]

נחושת היא מינרל קורט בעולם החי והצומח, והיא חיונית לתהליכים ביולוגיים חשובים.

אטומי נחושת מופיעים במרכזם של אנזימים וחלבונים אחרים בעלי חשיבות עליונה: ציטוכרום C אוקסידאז (קולט האלקטרונים הסופי בתהליך הנשימה התאית), המוציאנין (החלבון נושא החמצן השכיח ביותר באורגניזמים, אחרי המוגלובין. משמש לנשיאת חמצן ברכיכות ובכמה סוגי סרטנים), סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD, משמש לביטול השפעת הרעלים בתהליך הנשימה התאית; ראו ערך אנארובי לפרטים נוספים) ועוד.

השפעות בריאותיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

מנה של 30 מיליגרם נחושת לכל קילוגרם ממשקל הגוף עלולה להיות קטלנית לבני אדם. הרמה הבטוחה של נחושת במי שתייה היא עד 1.5-2 מיליגרם לליטר.

מחלת וילסון היא מחלה תורשתית שגורמת לגוף לצבור נחושת. אם החולה אינו מקבל טיפול, עלול להיגרם נזק לכבד ולמוח. בנוסף לכך, מחקרים מצאו קשר בין מחלות נפש כמו סכיזופרניה לבין רמות גבוהות של נחושת בגוף. לא ידוע עדיין אם הנחושת היא זו שגורמת למחלת הנפש, או שהמחלה היא זו שגורמת לגוף לצבור נחושת או שיש גורם אחר הגורם לגוף לצבור נחושת ואותו הגורם שגורם לגוף לצבור נחושת גורם גם למחלת הנפש.

נחושת בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכרות הנחושת בתמנע - 1980

בישראל התגלו מרבצי נחושת באזור תמנע, לא רחוק מקיבוץ יטבתה שבערבה. האזור נקרא "מכרות תמנע". ב-1951 הוקמה חברת מכרות נחושת תמנע והכרייה המסחרית החלה ב-1959. במכרה הועסקו כ-1,200 עובדים תושבי אילת. הכרייה הופסקה ב-1983 בגלל צניחת מחירי הנחושת בעולם. ב-2007 החלה כרייה נסיונית על ידי חברה מקסיקנית[1]. מאז חידוש הכרייה במכרה נהרגו במקום 2 פועלים, מיכאל גלי וחיים ברמן.

איזוטופים של נחושת[עריכת קוד מקור | עריכה]

לנחושת שני איזוטופים יציבים, 63Cu (שכיחות כ-69%) ו-65Cu (שכיחות כ-31%), ואיזוטופים בלתי-יציבים רבים אשר זמן מחצית החיים שלהם קצר (עד מספר שניות) ולכן אינם מצויים בטבע.

סמל
Z(p)
N (n)
 
מסה איזוטופית (u)
 
זמן מחצית חיים ספין גרעיני שכיחות האיזוטופ
שבר מולרי מהיסוד)
טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)
התרגשות אנרגטית
52Cu 29 23 51.99718(28)# (3+)#
53Cu 29 24 52.98555(28)# <300 ns (3/2-)#
54Cu 29 25 53.97671(23)# <75 ns (3+)#
55Cu 29 26 54.96605(32)# 40# ms [>200 ns] 3/2-#
56Cu 29 27 55.95856(15)# 93(3) ms (4+)
57Cu 29 28 56.949211(17) 196.3(7) ms 3/2-
58Cu 29 29 57.9445385(17) 3.204(7) s 1+
59Cu 29 30 58.9394980(8) 81.5(5) s 3/2-
60Cu 29 31 59.9373650(18) 23.7(4) min 2+
61Cu 29 32 60.9334578(11) 3.333(5) h 3/2-
62Cu 29 33 61.932584(4) 9.673(8) min 1+
63Cu 29 34 62.9295975(6) יציב 3/2- 0.6915(15) 0.68983-0.69338
64Cu 29 35 63.9297642(6) 12.700(2) h 1+
65Cu 29 36 64.9277895(7) יציב 3/2- 0.3085(15) 0.30662-0.31017
66Cu 29 37 65.9288688(7) 5.120(14) min 1+
67Cu 29 38 66.9277303(13) 61.83(12) h 3/2-
68Cu 29 39 67.9296109(17) 31.1(15) s 1+
68mCu 721.6(7) keV 3.75(5) min (6-)
69Cu 29 40 68.9294293(15) 2.85(15) min 3/2-
69mCu 2741.8(10) keV 360(30) ns (13/2+)
70Cu 29 41 69.9323923(17) 44.5(2) s (6-)
70m1Cu 101.1(3) keV 33(2) s (3-)
70m2Cu 242.6(5) keV 6.6(2) s 1+
71Cu 29 42 70.9326768(16) 19.4(14) s (3/2-)
71mCu 2756(10) keV 271(13) ns (19/2-)
72Cu 29 43 71.9358203(15) 6.6(1) s (1+)
72mCu 270(3) keV 1.76(3) µs (4-)
73Cu 29 44 72.936675(4) 4.2(3) s (3/2-)
74Cu 29 45 73.939875(7) 1.594(10) s (1+,3+)
75Cu 29 46 74.94190(105) 1.224(3) s (3/2-)#
76Cu 29 47 75.945275(7) 641(6) ms (3,5)
76mCu 0(200)# keV 1.27(30) s (1,3)
77Cu 29 48 76.94785(43)# 469(8) ms 3/2-#
78Cu 29 49 77.95196(43)# 342(11) ms
79Cu 29 50 78.95456(54)# 188(25) ms 3/2-#
80Cu 29 51 79.96087(64)# 100# ms [>300 ns]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא נחושת בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]